TWI416180B - 用於熱輔助磁記錄的積體裝置 - Google Patents
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Description
本發明是在美國國家標準技術研究院(NIST)授予之協定No. 70NANB1H3056下基於美國政府支援而進行。美國政府在本發明中擁有必然之權利。
在熱輔助磁/光學記錄中，資訊位元以提高的溫度被記錄於儲存層上，且儲存層中加熱區判斷資料位元大小。一種方法使用固體浸沒平面鏡(PSIM)透鏡於平面波導上和特定形狀之金屬奈米結構組裝並設於PSIM焦點附近，稱為近場光學轉換器。PSIM將光引導至近場轉換器以形成局域表面離體子(LSP)。由於金屬中電子之集體振盪，環繞近場轉換器出現高電場。部分的該場將隧穿進入鄰近的儲存媒體並被吸收，提昇了用於記錄之局域媒體的溫度。LSP對於近場轉換器之形狀和其在波導中之位置是敏感的。近場轉換器可埋藏於低熱損耗之介電質層中。光於近場轉換器中被吸收而製造了熱，為遂行其機能需冷卻機構。
在一觀點中，本發明提供一種設備包括第一波導，用於將電磁波集中於焦點區，及第二波導，包括定義具有置於鄰近該焦點區之一端的開口之金屬結構，和置於該開口中之多層結構，該多層結構包括介電質材料之第一層，和置於該第一層之相對側的介電質材料之第二和第三層。
在另一觀點中，本發明提供一種設備包括用於將電磁波集中於焦點區之機構，及波導，包括定義具有置於鄰近該第一波導之該焦點區之一端的開口之金屬結構，和置於該開口中之多層結構，該多層結構包括介電質材料之第一層，和置於該第一層之相對側的介電質材料之第二和第三層。
從讀取下列詳細描述，該些及各式其他特徵與優點將顯而易見。
圖1為依據本發明之一觀點之光學轉換器10的示意截面圖。圖2為沿線2-2之圖1的一部分轉換器之截面圖。光學轉換器10包括兩波導12和14。在本範例中，波導12形成包括核心或導引層16之固體浸沒鏡，核心或導引層16可為例如Ta2
O5、SiNx
或ZnS。核心層插入於披覆層18和20之間，披覆層18和20可為例如Al2
O3
或SiO2
。材料22被置於鄰近側壁24用以反射電磁波26進入焦點或焦點區28，材料22可為例如空氣或鋁(Al)。側壁被塑形以形成垂直於波導平面之介面，用以將電磁波26聚集於鄰近波導之末端30的焦點或焦點區28，電磁波26可為例如紫外線、紅外線或可見光。為了描述之故，該電磁輻射將稱為光。
在一範例中，側壁具有拋物線形並形成拋物線鏡。於導引層中行進之光被拋物線介面反射並指向焦點28。
波導12為平面波導，光被耦合進入該波導，並為聚焦元件，經組裝用以將光聚焦為衍射限制光點。傳播之波導模式為以平行於波導平面之電場極化之橫向電場(TE)。在本範例中聚焦元件為固體浸沒鏡(SIM)。然而，亦可使用例如模折射率透鏡之其他類型的聚焦元件。光可以許多方式發射進入波導12，例如具光柵耦合、使用端射技術、使用錐形的波導等。
圖3為圖1之光學轉換器之一部分空氣軸承表面的平面圖。光學轉換器包括經建造和配置而將光26聚集至空氣軸承表面32之元件。
圖1、2和3之光學轉換器包括兩波導12和14。波導12為平面波導，使用已知技術將光耦合進入該波導。波導12經組裝而將光聚集為焦點區28中之衍射限制光點。波導12包括置於兩披覆層18和20之間之導引層16。披覆層具有較導引層低的折射率。空氣可為適當之披覆層。
在圖1、2和3之範例中，波導12作為用於將光聚集為衍射限制光點之機構。在一範例中，所傳播之波導模式為以方位平行於波導平面之電場極化之橫向電場(TE)。在本範例中，波導形成固體浸沒鏡。然而，亦可使用例如模折射率透鏡或通道波導之其他類型的聚焦元件。光可以許多方式發射進入波導12，例如具光柵耦合器、使用端射技術、使用錐形等。
波導14包括被塑形以定義開口或槽44之金屬結構42。在本範例中，開口之壁46和48為實質上平面，並聚集於朝向表面32之方向。因而，開口44為沿Y方向而逐漸變細，Y方向係平行於第一波導12之平面。即，開口的大小隨著距第一波導之距離增加而減少。壁位於實質上垂直於波導12之平面的平面中。每一該等壁相對於Y軸傾斜0°至60°之間之角度。
包括以Z方向堆疊之複數介電質材料層52、54和56的多層結構50被置於開口44內。指向波導12之焦點區28的光於第一末端58進入開口，並進一步藉由金屬結構42和多層結構50而集中以於開口之第二末端60形成光點。開口為錐形的使得第一末端58較第二末端60為寬。開口44之全錐形角度可於0°至約120°變化，但存在最佳角度以提供最高效率。介電質層52、54和56係置於實質上平行於波導12之平面的平面中。
核心層54之折射率高於披覆層52和56之折射率。在開口內，光藉由來自多層結構外部或披覆層52和56之總內部反射而侷限於Z方向；並藉由開口之壁46和48而侷限於X方向。開口於底端60之寬度可為例如數十奈米。為了良好的光傳輸效率，開口可沿光束傳播方向即Y方向而逐漸變細，且具有低於層54之折射率的介電質材料薄層62可包覆開口之內壁46和48。介電質材料62可予最佳化而產生充分的光產量並侷限於底端60。表面離體子電磁極化子可於金屬結構之壁的表面激化，並於槽之金屬壁與層62之間之介面以低損耗傳播。該金屬可為例如金、銀或銅。
薄層62之必要性取決於用於波導14之核心材料54和光波長(λ)。表面離體子(SP)為已知之電磁波，分別沿相對介電常數εd
之介電質材料與相對介電常數εm
之金屬之間的介面傳播。SP之存在的狀況為TM極化(平行於該介面之磁場)及εd
+εm
<0。例如，基於自由電子之金屬的德魯特(Drude)模型εm
=1-ωp 2
/ω2
，其中ωp
為塊材電漿共振頻率及ω為角頻率，εd
+εm
<0之狀況導致於ωc
=ωp
/之高頻截止。對銀和金而言，ωp
=3.8eV。若矽被用作核心材料54，於λ=830nm處，εd
=13.54，此導致於λc
=1.24μm之短波長截止。若λ=830nm，在矽/金介面無SP傳播。克服此狀況的一種方式為於金屬表面與高折射率材料之間插入低折射率之介電質材料薄層，此導致ωc
→ωp
/。例如，矽土之ε1
=2.13，。如此一來，SP可於具矽核心之波導14以λ=0.86μm低耗損傳播。
可使用與波導12中所用之相同介電質材料建構波導14，或該材料可經最佳化而提供沿Z方向之波導14內充分之限制。
兩波導12和14可彼此堆疊。光可藉由漸消失之波耦合而從波導12傳送至波導14。由於波導14在Y方向短，具有高折射率但輕微吸收之材料可用作多層結構之核心層，例如矽、Cu2
O、SiC、GaP和硫化物玻璃。在另一範例中，可配置波導14使得波導12之焦點在波導14內部，以於開口44之底部60達成更緊密之聚焦光束並提昇傳輸效率。
波導14可沿X方向使用厚金屬壁，其提供散熱通道以移除槽波導中光吸收所產生之熱。若轉換器用於磁記錄頭，用於磁記錄之磁極可與Z方向或X方向之轉換器合倂，使得極尖接近槽44之末端60。
窄金屬開口將光限制於X方向且亦較無槽之狀況提供更高的有效導引率，槽將光較緊密地限制於Z軸並於槽之開口提供較陡峭的電場坡度，此處可設磁極用以將明顯轉換寫入至鄰近磁儲存媒體。
波導14之金屬結構提供錐形離體子裂縫。沿Z方向，光藉由折射率導引而予限制；沿X方向，光藉由於末端具奈米規模分離之槽的錐形金屬壁所形成之開口而予限制。不論壁分離如何地窄，存在傳播TM模式，具有實質上垂直金屬壁之電場。
圖4為圖1之波導14部分的等角視圖。開口之壁之間的角度θ可介於0°至約120°的範圍。
圖5為用於評估光學轉換器之性能的儲存媒體70之側視圖。儲存媒體包括基板72、熱槽層74、熱屏蔽層76、磁儲存層78和介電質層80。在一範例中，介電質層80可包括防護層，例如轉換器之空氣軸承表面32上的鑽石類塗層，及媒體上之潤滑層。磁儲存層可為以鈷為主之合金，熱屏蔽層可為ZrO2
或SiO，熱槽層可為銅或金，及基板可為玻璃或矽。
為依據本發明之各式觀點而評估轉換器之性能，已以該等轉換器之範例作為模型。在下列範例中，採用固體浸沒鏡(SIM)將光聚集於波導14。該SIM於圖1之頂端具有50μm開口及於波導12和14之間之介面具有6.2μm末端。
入射光束的光學功率假設為1瓦。磁媒體包括8nm厚介電質層(n=1.5)，15nm厚鈷層，10nm熱屏蔽層，及包覆於玻璃基板上之金熱槽層。
在一範例中，波導12和14使用矽作為核心層及鋁(Al2
O3
)作為披覆層。以波長λ=980nm之光，矽(Si)具有折射率n=3.67及低吸收係數(~5×10-4
)。對Al2
O3
披覆層而言，假設n=1.65。以75nm之核心厚度，基本TE波導模式具有傳播常數=2.54953。
金於波導14中被用作金屬電鍍材料，具有n=0.248+i6.669。金屬錐形被設定為於空氣軸承表面32具有30nm寬的開口及於頂端58具有210nm寬的開口。槽長147nm。10nm SiO2
層包覆於錐形槽的金屬壁上。壁間的全角度θ為71°。
已計算儲存層之中間平面的電場強度及吸收。該模型顯示電場強度及光吸收被限制於具有半峰全幅值(FWHM)=(47nm，110nm)之光點。47nm尺寸為沿X方向之FWHM，110nm尺寸則為沿Z方向。15nm儲存層中總吸收經計算為24%。
為進行比較，亦實施無波導14之狀況的計算。FWHM光點大小經發現為(178nm，130nm)，儲存層中包括旁瓣之總吸收為42%。意即波導14以4.4因子壓縮SIM聚焦光點，效率57%。
另一範例使用具有不同核心材料和厚度之兩波導。在此狀況下，假定光波長λ=660nm。波導12使用具有n=2.20之100nm厚度的Ta2
O5
核心層，同時波導14使用具有n=3.837+i0.016之50nm厚度的Si核心層。二波導使用鋁作為披覆層，n=1.65。二波導於SIM焦點平面結合。銀被用作波導14之金屬電鍍材料，n=0.14+i4.2。另一方面，可使用金。
槽被設定為於空氣軸承表面60具有30nm寬的開口，及於二波導12和14之間之介面具有210nm寬的開口。槽長147nm。10nm厚SiO2
層被包覆於錐形槽之內壁46和48上。兩壁之間之全角度θ為71°。
再次塑造儲存層之中間平面的電場強度及吸收之模型。該模型顯示電場強度及光吸收被限制於具有沿X方向之FWHM=41nm及沿Z方向為71nm之光點。儲存層中總吸收達20%。
為進行比較，亦實施無波導14之狀況的計算。FWHM光點大小經發現沿X方向為142nm及沿Z方向為155nm。包括旁瓣之總吸收為42%。對此範例而言，波導14以7.5因子壓縮SIM聚焦光點，光傳輸效率47%。
另一範例假設錐形槽於底部表面32具有30nm寬的開口，及於頂端58具有160nm寬的開口。槽長130nm。10nm厚SiO2
層被包覆於金屬之內壁46和48上。兩壁之間之全角度θ減為53°。
在此狀況下，FWHM光點大小徑計算沿X方向為43nm及沿Z方向為75nm，其略大於71°錐形。但光傳輸效率提昇。儲存層中吸收增加為25%。意即波導14以6.8因子壓縮SIM聚焦光點，效率61%。
圖6為依據本發明之另一觀點的光學轉換器90之示意側視圖。圖7為沿線6-6之圖6的光學轉換器之截面圖。圖8為圖6之光學轉換器的部分空氣軸承表面之平面圖。
在圖6至8之範例中，波導92為平面波導其中使用已知技術將光耦合進入該波導。波導92經組裝而將光聚焦為焦點區94中之衍射限制光點。波導92包括置於兩披覆層98和100之間之導引層96。披覆層具有低於導引層之折射率。空氣可為適當之披覆層。
在圖6、7和8之範例中，波導92用於將光聚集為衍射限制點。波導92形成固體浸沒鏡。然而，亦可使用例如模折射率透鏡之其他類型的聚焦元件。光可以許多方式發射進入波導92，例如藉由使用光柵耦合、端射技術、錐形的波導等。
波導102包括被塑形以定義開口或槽106之金屬結構104。在本範例中，開口之壁108和110為實質上平面，並聚集於朝向表面112之方向。因而，開口106為沿平行於第一波導之平面的平面而逐漸變細。包括沿X方向堆疊之複數層116、118和120之多層結構114係置於開口內。波導102之結構114中介電質波導層116、118和120實質上垂直於波導92之平面。
指向波導92之焦點94之光進入第一末端122之開口，並進一步藉由金屬結構104和多層結構114而聚集以於開口之第二末端124形成光點。該開口為錐形的使得第一末端122沿Z方向較第二末端124寬。開口106之全錐形角可於0°至約120°之間改變。另一方面，開口之每一壁可設於相對於波導92之平面而以0°和約60°之角度傾斜的平面中。在任一狀況下，可存在一最佳角度而提供最高效率。
在開口內，光藉由來自多層結構外部層116和120之總內部反射而侷限於X方向；並藉由開口之金屬壁108和110而被限制於Z方向，該開口於底端124可為數十奈米。為了良好的光傳輸效率，開口可沿光束傳播方向即Y方向而逐漸變細，且具有低於層118之折射率的介電質材料薄層126可包覆開口之內壁108和110。介電質材料可予最佳化而限制於Z方向具有良好的光產量。
由於波導102在Y方向短，具有高折射率但輕微吸收之材料可用作多層結構之核心層，例如矽。而且，可配置波導102使得波導90之焦點平面在該波導內部，以於開口之底部60達成更緊密之聚焦光束並提昇傳輸效率。
金屬壁108和110可極厚，其提供散熱通道以移除槽波導中光吸收所產生之熱。若轉換器用於磁記錄頭，用於磁記錄之磁極可與Z方向或X方向之該裝置合倂，使得極尖接近槽106之末端124。
窄金屬開口將光限制於Z方向且亦較無槽之狀況提供更高的有效導引率，其導致沿X方向之良好限制及於槽之開口陡峭的電場坡度，此處可設磁極用以將具明顯轉換之資料寫入。
波導102為錐形離體子裂縫。沿X方向，光藉由折射率導引而予限制；沿Z方向，光藉由於末端具奈米分離之兩錐形金屬壁所形成之開口而予限制。不論分離如何地窄，存在傳播TM模式，具有實質上垂直金屬壁之電場。圖9為圖6之光學轉換器之元件的等角視圖。
在圖6至8之範例中，傳播波導模式為以垂直於金屬壁108和110之電場極化的TM。
為評估依據圖6至8之轉換器的性能，該等轉換器之範例已作為模型。在下列範例中，於波導92中組建之固體浸沒鏡(SIM)將光聚集於波導102。於下列結果中假定為包括2.5nm厚介電質層(n=1.25)，2.5nm厚潤滑劑層(n=1.3)，12.5nm厚鈷層，10nm熱屏蔽層及金熱槽層之磁儲存媒體。
有關一範例，第一波導使用Ta2
O5
(n=2.1)作為核心材料及Al2
O3
(n=1.6)作為電鍍材料。以125nm之核心厚度和660nm之光波長，基本TE波導模式具有傳播常數=1.7154。金於波導102中被用作金屬錐形材料，具有n=0.248+i6.669。該金屬槽錐形具有90°之全錐形角度。假設該槽為140nm長，於底端124為20nm寬，及於頂端122為300nm寬。第二波導使用與第一波導相同之介電質材料，但選擇核心層之厚度為50nm以便將光限制於沿X方向。10nm SiO2
層126被置於錐形槽側面與多層結構114之間。
FWHM光點大小經計算沿X方向為130nm和沿Z方向為33nm。12.5nm磁層中總吸收為8.3%。為進行比較，亦賃施無波導102之狀況的計算。FWHM光點大小經發現為168nm×180nm，儲存層中包括旁瓣之總吸收為27.5%。意即金屬錐形以6.7因子壓縮SIM聚焦光點，效率30%。
有關第二範例，假設第一波導使用矽(n=3.87)作為核心材料及Ta2
O5
(n=2.1)作為電鍍材料。以100nm之核心厚度和660nm之光波長，基本TM波導模式具有2.9116的有效指數。金屬壁使用銀(n=0.14+i4.2)，且錐形槽被填注矽。金屬錐形槽具有90°全錐形角度。其長140nm，於末端124為20nm寬，及於開口94為300nm寬。10nm SiO2
層被包覆於金屬與介電質填充之間之槽的內壁108和126上。
電場強度係於具上述金屬錐形槽之磁層中7.5nm的位置計算。FWHM光點大小經發現沿X方向為90nm和沿Z方向為28nm。12.5nm磁層中總吸收為13.2%。無金屬錐形之磁媒體中FWHM光點大小經發現為100nm×93nm，且儲存層中總吸收為34.3%。意即金屬錐形槽以3.7因子壓縮媒體中SIM聚焦光點，效率38%。
上述完成和其他完成落於下列申請專利之範圍內。
10、90．．．光學轉換器
12、14、92、102．．．波導
16、96．．．導引層
18、20、52、56、98、100．．．披覆層
22．．．材料
24．．．側壁
26．．．電磁波
28、94．．．焦點區
30．．．末端
32、112．．．空氣軸承表面
42、104．．．金屬結構
44、94、106．．．開口或槽
46、48、108、110．．．壁
50、114．．．多層結構
52、54、56、62、80、126．．．介電質層
54．．．核心層
58、122．．．第一末端
58、122．．．頂端
60、124．．．第二末端
60、124．．．底端
70．．．儲存媒體
72．．．基板
74．．．熱槽層
76．．．熱屏蔽層
78．．．磁儲存層
116、118、120．．．介電質波導層
圖1為依據本發明之一觀點之光學轉換器的示意側視圖。
圖2為沿線2-2之圖1之光學轉換器的截面圖。
圖3為圖1之光學轉換器之部分空氣軸承表面的平面圖。
圖4為圖1之光學轉換器之元件的等角視圖。
圖5為用於展示光學轉換器之性能之儲存媒體的側視圖。
圖6為依據本發明之另一觀點之光學轉換器的示意側視圖。
圖7為沿線7-7之圖6之光學轉換器的截面圖。
圖8為圖6之光學轉換器之部分空氣軸承表面的平面圖。
圖9為圖6之光學轉換器之元件的等角視圖。
10．．．光學轉換器
12、14．．．波導
16．．．導引層
22．．．材料
24．．．側壁
26．．．電磁波
28．．．焦點區
30．．．末端
32．．．空氣軸承表面
42．．．金屬結構
44．．．開口或槽
46、48．．．壁
58．．．第一末端
58．．．頂端
60．．．第二末端
60．．．底端
62．．．介電質層
Claims (17)
- 一種用於熱輔助磁記錄之設備，包含：第一波導，用於將電磁波集中於焦點區；及第二波導，包括定義具有置於鄰近該焦點區之一端的開口之金屬結構，和置於該開口中之多層結構，該多層結構包括介電質材料之第一層，和置於該第一層之相對側的介電質材料之第二和第三層，和置於鄰近該開口之壁的介電質材料之第四層。
- 如申請專利範圍第1項之設備，其中該開口為錐形的。
- 如申請專利範圍第2項之設備，其中該開口包括置於彼此相對於0°至約120°之間之角度的金屬壁。
- 如申請專利範圍第1項之設備，其中該開口包括位於實質上垂直於該第一波導之平面的平面上之金屬壁。
- 如申請專利範圍第4項之設備，其中該電磁波係以實質上垂直於該第二波導中之該等金屬壁之電場而橫向電極化。
- 如申請專利範圍第2項之設備，其中該開口包括位於相對於該第一波導之平面傾斜0°至約60°之間之角度的平面上之金屬壁。
- 如申請專利範圍第6項之設備，其中該電磁波係以實質上垂直於該第二波導中之該等金屬壁之電場而橫向磁極化。
- 如申請專利範圍第1項之設備，其中該第一層包含 高折射率之核心材料，其包括矽、Cu2 O、GaP、SiC、鑽石或硫化物玻璃之至少一項。
- 如申請專利範圍第1項之設備，其中該介電質材料之第四層具有較該第一層為低之折射率。
- 如申請專利範圍第1項之設備，其中該焦點區位於該第二波導內。
- 一種用於熱輔助磁記錄之設備，包含：用於將電磁波集中於焦點區之機構；及波導，包括定義具有置於鄰近該第一波導之該焦點區之一端的開口之金屬結構，和置於該開口中之多層結構，該多層結構包括介電質材料之第一層，和置於該第一層之相對側的介電質材料之第二和第三層，和置於鄰近該開口之壁的介電質材料之第四層。
- 如申請專利範圍第11項之設備，其中該開口為錐形的。
- 如申請專利範圍第12項之設備，其中該開口包括置於彼此相對於0°至約120°之間之角度的金屬壁。
- 如申請專利範圍第11項之設備，其中該電磁波具有實質上垂直於該開口之壁之電場。
- 如申請專利範圍第11項之設備，其中該第一層包含高折射率之核心材料，其包括矽、Cu2 O、GaP、SiC、鑽石或硫化物玻璃之至少一項。
- 如申請專利範圍第11項之設備，其中該介電質材料之第四層具有較該第一層為低之折射率。
- 如申請專利範圍第11項之設備，其中該焦點區位於該第二波導內。
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| US8630152B2 (en) | 2010-05-28 | 2014-01-14 | Headway Technologies, Inc. | 3-D self-focusing gap plasmon generator for TAMR |
| US8248898B2 (en) | 2010-10-18 | 2012-08-21 | Headway Technologies, Inc. | Thermally-assisted magnetic recording head having main waveguide and sub-waveguides |
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| US8929698B2 (en) * | 2011-09-13 | 2015-01-06 | Seagate Technology Llc | Plasmonic transducer with reduced cross section at media-reading surface |
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| CN102540408A (zh) * | 2011-12-26 | 2012-07-04 | 吉林大学 | 超半球型电光固浸透镜 |
| US20130223196A1 (en) | 2012-02-23 | 2013-08-29 | Seagate Technology Llc | Plasmonic funnel for focused optical delivery to a metallic medium |
| US9952388B2 (en) | 2012-09-16 | 2018-04-24 | Shalom Wertsberger | Nano-scale continuous resonance trap refractor based splitter, combiner, and reflector |
| US9823415B2 (en) * | 2012-09-16 | 2017-11-21 | CRTRIX Technologies | Energy conversion cells using tapered waveguide spectral splitters |
| US8605556B1 (en) * | 2012-11-13 | 2013-12-10 | Seagate Technology Llc | Channel waveguide extending into a gap of a near-field transducer |
| US8867322B1 (en) * | 2013-05-07 | 2014-10-21 | WD Media, LLC | Systems and methods for providing thermal barrier bilayers for heat assisted magnetic recording media |
| US9111558B1 (en) * | 2014-03-14 | 2015-08-18 | Western Digital (Fremont), Llc | System and method of diffractive focusing of light in a waveguide |
| CN105467517B (zh) * | 2015-12-24 | 2020-11-27 | 徐州天骋智能科技有限公司 | 一种基于亚波长金属v槽超强光束缚的表面等离子体波导 |
| US9960570B1 (en) * | 2016-05-26 | 2018-05-01 | Seagate Technology Llc | Heat-assisted magnetic recording device having external cavity laser with slot waveguide |
| US10908431B2 (en) | 2016-06-06 | 2021-02-02 | Shalom Wertsberger | Nano-scale conical traps based splitter, combiner, and reflector, and applications utilizing same |
| US10403313B1 (en) * | 2017-06-09 | 2019-09-03 | Seagate Technology Llc | Heat-assisted magnetic recording head having a trench on aperture waveguide output end |
| US10283152B1 (en) * | 2017-06-16 | 2019-05-07 | Seagate Technology Llc | Near-field transducer with a dielectric slit at internal surfaces for controlling feedback to a light source |
| US11443764B1 (en) * | 2018-03-08 | 2022-09-13 | Seagate Technology Llc | Waveguide having plasmonic strips for heat-assisted magnetic recording |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060187564A1 (en) * | 2004-12-28 | 2006-08-24 | Tdk Corporation | Heat assisted magnetic recording head and heat assisted magnetic recording apparatus |
| US7215629B2 (en) * | 2002-06-20 | 2007-05-08 | Seagate Technology Llc | Magnetic recording device for heat assisted magnetic recording |
Family Cites Families (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3837389C1 (zh) | 1988-11-03 | 1990-04-05 | Max-Planck-Gesellschaft Zur Foerderung Der Wissenschaften Ev, 3400 Goettingen, De | |
| US5004307A (en) | 1990-04-12 | 1991-04-02 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Near field and solid immersion optical microscope |
| US5272330A (en) | 1990-11-19 | 1993-12-21 | At&T Bell Laboratories | Near field scanning optical microscope having a tapered waveguide |
| US5689480A (en) * | 1996-08-13 | 1997-11-18 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Magneto-optic recording system employing near field optics |
| US6154326A (en) * | 1998-03-19 | 2000-11-28 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Optical head, disk apparatus, method for manufacturing optical head, and optical element |
| US6055220A (en) | 1998-03-31 | 2000-04-25 | International Business Machines Corporation | Optical disk data storage system with improved solid immersion lens |
| US6614742B2 (en) | 1999-12-14 | 2003-09-02 | Fuji Xerox, Ltd. | Optical head, magneto-optical head, disk apparatus and manufacturing method of optical head |
| US6914999B2 (en) * | 2002-05-31 | 2005-07-05 | Spectalis Corp. | Electro-optic modulators |
| US7412143B2 (en) | 2002-06-28 | 2008-08-12 | Seagate Technology Llc | Heat assisted magnetic recording with heat profile shaping |
| CN1666298B (zh) | 2002-06-28 | 2010-05-05 | 希捷科技有限公司 | 形成光能小点的装置和方法 |
| US6944112B2 (en) | 2002-06-28 | 2005-09-13 | Seagate Technology Llc | Heat assisted magnetic recording head with a planar waveguide |
| US6999384B2 (en) * | 2002-09-27 | 2006-02-14 | Carnegie Mellon University | Device with waveguide defined by dielectric in aperture of cross-track portion of electrical conductor for writing data to a recording medium |
| US7330404B2 (en) | 2003-10-10 | 2008-02-12 | Seagate Technology Llc | Near-field optical transducers for thermal assisted magnetic and optical data storage |
| US7272079B2 (en) | 2004-06-23 | 2007-09-18 | Seagate Technology Llc | Transducer for heat assisted magnetic recording |
| US20060182393A1 (en) | 2005-02-11 | 2006-08-17 | Seagate Technology Llc | System for confined optical power delivery and enhanced optical transmission efficiency |
| US20070115787A1 (en) | 2005-11-23 | 2007-05-24 | Seagate Technology Llc | Planar optical device for generating optical nanojets |
| US8243557B2 (en) * | 2006-12-26 | 2012-08-14 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Optimized ridge apertures for thermally assisted magnetic recording |
-
2007
- 2007-11-05 US US11/934,908 patent/US7706654B2/en active Active
-
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7215629B2 (en) * | 2002-06-20 | 2007-05-08 | Seagate Technology Llc | Magnetic recording device for heat assisted magnetic recording |
| US20060187564A1 (en) * | 2004-12-28 | 2006-08-24 | Tdk Corporation | Heat assisted magnetic recording head and heat assisted magnetic recording apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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